2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11.

화천고등학교

과제명 2021년 STEAM 교사연구회 운영

구분

연구회 구성 유형 (택 1) 프로그램 개발유형 (택 1)

① 융합학습공동체형( ○ )

1. 자유학기제형

( )

6. 학생 주도 참여형

( )

2. 첨단기술 및 ICT 교구 활용형

( ○ )

7. 고교학점제 기반 학습형

( )

3. 온라인 기반 학습형

( )

8. 예·체능 중심 활동수업형

( )

4. 지역사회 연계형

( )

9. 유·초등 연계형

( )

5. 교육소외계층 포용형

( )

^{10. 자율선택형} (학교 자체 개발 프로그램)

( )

② 글로벌형 ( ) StarT 프로그램 참여를 통한 프로그램 개발

프로그램 정보

프로그램명

우리 삶의 변화, 4차 산업혁명

신규 개발 ○ 기 개발

학교급

고

대상 학년(군)

1, 2학년

중심과목

통합과학

중심과목 성취기준 영역 [10통과02-03]

연계과목 연계과목 성취기준 영역

연구기간

2021.4.29. ~ 2021.11.30.

신청금액

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 총 11명

(연구책임자: 1명, 참여연구원 : 10명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 직위 성명 담당과목

연구책임자 화천고등학교 교사 고미정 통합과학, 물리학

참여연구원 화천고등학교 교사 안경선 지구과학

참여연구원 화천고등학교 교사 이상의 생명과학

참여연구원 화천고등학교 교사 정경희 국어

참여연구원 화천고등학교 교사 한수미 국어

참여연구원 화천고등학교 교사 정유나 수학

참여연구원 화천고등학교 교사 김유민 수학

참여연구원 화천고등학교 교사 전유진 영어

참여연구원 화천고등학교 교사 최동혁 한국사

참여연구원 화천고등학교 교사 김정화 진로와 직업

참여연구원 화천고등학교 교사 박경영 미술

2021년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 STEAM 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2021년 11월 18일

주관연구기관장 : 최광익 (직인)

연구책임자 : 고미정 (서명 또는 인)

“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

··· 01

2. 서론

··· 02

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 03

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 04

(1) 프로그램 개발 내용 ··· 04

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 05

나. 성과 확산 및 실천 ··· 07

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 07

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 07

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 08

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 08

(2) 교원 인터뷰 ··· 08

4. 결론 및 제언

··· 10

5. 참고문헌

··· 11

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 학생용 활동지) ··· 13

부록2. 학생 산출물, 사진, 수업 영상, 성찰일지, 교사의견, 자체평가 결과 등 ··· 35

부록3. 회의록 ··· 121

부록4. STEAM 교사연구회 주최, STEAM 확산 실천 사례(행사 및 연수) 자료 등 ··· 125

1. 요약문

개발 프로그램별 내용

5종류의 프로그램을 개발 수정하여 적용함.

(가) 우리 삶의 변화, 4차 산업혁명(1학년)

4차산업혁명에 대한 프로젝트 활동 주제를 학생들에게 상황제시를 통한 활동 주제를 제시.

‘4차 산업과 지구과학’에 대한 전문가 특강⇒산업혁명의 흐름과 명과 암⇒인공지능에 사용되는 센서와 사물인터넷 ⇒인공지능 번역기 활용 프로그래밍⇒통계자료에 속고 있다⇒우리생활속 AI 영어 포스터 만들기⇒4차산업 관련 유망직종에 대한 토론⇒4차 산업혁명과 새로운 직종을 자신의 관심 진로분야와 연관지어 해결방안 모색, 발표 (나) 쓰레기 없는 학교 만들기(2학년)

죽은 고래뱃속에서 나온 플라스틱, 산더미 같은 플라스틱 사진을 보며 등 상황제시를 통해 쓰레기 없는 학교에 대한 프로젝트 활동 주제를 제시.

쓰레기 처리 과정에 대한 전문가 특강⇒재활용품을 이용한 발명 구상도 그리기, 내가 오늘 버린 쓰레기는?⇒(팀빌딩→과제구체화→핵심이슈도출 및 아이디어 도출→아이디 어 구체화 및 시각화-연구원의 도움으로 활동을 통해 만든 결과 발표 및 성찰)⇒‘나 는 풍요로왔고 지구는 달라졌다’등 책 대화하기, 환경에 관한 서평쓰기⇒통계 포스터 제작⇒탄소제로 활용 보드게임

(다) 기계학습을 이용한 나만의 인공지능 만들기(1학년)

-2020년에 개발한 것을 수정 적용하여 이상의 교사가 공개수업 1회를 함.

인공지능이란?⇒기계학습이란?⇒컴퓨터 알고리듬⇒Teachable Machine⇒동물상 테스트 만 들기-공개수업⇒손글씨 숫자인식 프로그램 만들기

(라) 학교 공간 기획-교장인 내가 학교를 기획하면?(1,2학년)

건축 관련 책읽고 서평쓰기⇒평면도 그리기⇒평면도위의 수학⇒메타버스란?⇒로불록스 관련(기본 파트 사용법 이해하기, 기초 루아 코딩 익히기)⇒건축과 관련된 한국사 사 례 제시⇒에너지효율 및 에너지제로하우스, 실내건축⇒데이터 수집 분석 활용⇒[게임 지형 만들기→ 건물 디자인하기→화천고 건물 디자인→화천고 공간게임 시작 UI추가 및 스크립팅→공간게임 플레이, 클래스룸을 통한 공유⇒ 포스터 제작 및 결과물 학교 전시 캠페인

(마) 선택 아닌 필수, 재생!- STEAM 심화과정 연수에서 개발한 것을 적용함.

쓰레기 없는 학교 만들기⇒친환경에너지활용 스마트 도시 설계하기⇒발표하기⇒태양광에 너지 추적기 제작하기→게터타운을 이용해 발표하기

연구 범위

2학기 기말고사 후(12월 20일~21일)에 실시하는 스팀데이의 주제는 ‘교장선생님이 되어 학교 공간 기획하기’를 메타버스-로블록스를 이용하여 게임을 하듯이 실시하는 것인데, 현재 수업을 한 내용과

2. 서론

◦ 연구의 필요성

- 4차 산업 혁명시대를 대비하여 준비가 필요함.

- 코로나19 이후 급진적인 변화에 대한 적응

- 일회용의 사용량이 많아지는 요즈음 쓰레기 없는 학교의 실천이 필요함.

◦ 연구의 목표

- 첨단과학기술을 인식하여 실생활에 적용되고 있는 것을 설명함.

- 과학기술에 대한 흥미를 유발하고 융합적사고와 문제해결능력을 배양할 수 있도록 주제중심의 교육과정을 재구성하여 교과 간 융합, 교과 내 융합하여 학습지도 방법 의 모색과 평가와 기록의 일체화를 하고자 함.

- 학교 현장 수업에 적용을 통한 수업적용 가능성을 모색하고자 함.

- 다양한 전공 교사 간 소통으로 즐겁고 행복한 학교생활이 되고자 함.

- STEAM 프로그램 적용에서의 교과 간 협력 체제를 구축하고 참여 교사들 간의 네 트워크 형성 및 팀워크를 증진하고자 함.

◦ 연구의 취지 및 목적

- 교과서에서 배운 내용이 실생활에서 어떻게 적용되는지 알아보고 이를 자신의 삶에 반영 할 수 있는 기회를 제공함.

- 주입과 암기 위주의 교육을 탈피하고 체험 탐구, 실험 중심의 수업방식을 도입하여 학생 들의 유의미한 학습을 도움.

- 학생들이 흥미를 느낄 수 있는 다양한 프로그램을 사용하여 학습자 중심의 수업 설계를 통해 창의성을 함양함.

- 학생 맞춤형 수업을 통해 개개인이 서로 다른 해결책과 접근 방법을 활용하고 다양한 산 출물을 만들어 공유할 수 있는 기회를 제공함.

- 금융업, 비즈니스 등의 데이터를 관리하는 미래 직업에 필수적인 AI의 개념과 실질적인 활용 방법을 알고, 미래 신기술을 다룰 수 있는 기본 소양을 키움.

- 미래 시대의 ‘인재’로서 성장하기 위한 기초적인 지식과, 인지 능력, 공동체 의식을 함양 함.

- 스마트 기기의 사용이 보편화 되어감에 따라 기기와 소프트웨어 사용에 대한 적응력을 높

3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

우리 삶의 변화, 4차 산업혁명

수업용 STEAM 프로그램 선행

프로그램명 해당없음

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1, 2학년

목표 수혜학생 수 136명

중심과목 통합과학 중심과목 성취기준 영역

[10통과02-03] 3. 신소재

[10통과09-03] 9. 발전과 신재생에너지

연계과목

한국사 국어 수학 영어 진로

연계과목 성취기준 영역

[10한사04-05-00]

[10국03-01]

[10수학05-03]

[12영Ⅰ04-03]

[12진로14-03]

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1

21 창체(2)+한국사(2)+통합과학(2)+창체(7)+수학(2)+

영어(3)+국어(2)+진로(2)

2

31 창체(2)+물리학(2)+창체(7)+국어(3)+수학(16)+지구 과학(2)

3

8

과학탐구실험(8)

4

23 문학(3)+국어(1)+진로(3)+한국사(2)+통합과학(2)+

확률과 통계(2)+수학(1)+창체(6)+ 미술(3)

5

5

통합과학(5)

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 88차시

수업 적용 기간 2021. 6. 8. ~ 2021. 12. 30.

(STEAM 수업) 수혜학생 수 화천고등학교 136명(2, 3학년 전교생) 학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 10일, 5개 학급(92명) 실시완료

2차(사후) 검사 11월 18일, 5개 학급(92명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 11월 18일 실시 완료

논문 게재 학회명 해당없음

게재여부

학술대회 참가 행사명 해당없음

일자/장소

특허출원(국외, 국내) 출원명 해당없음

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 (1) 프로그램 개발 내용

(가) 우리 삶의 변화, 4차 산업혁명(1학년)

①4차산업혁명에 대한 프로젝트 활동 주제를 학생들에게 상황제시를 통한 활동 주제를 제시.

②창체(2) ‘4차 산업과 지구과학’에 대한 전문가 특강

③한국사(2) 산업혁명의 흐름과 명과 암

④통합과학(2) 인공지능에 사용되는 센서와 사물인터넷

⑤창체(6) (스팀데이)인공지능 번역기 활용 프로그래밍-연구원의 도움

⑥수학(2) 통계자료에 속고 있다

⑦영어(3) 우리생활속 AI 영어 포스터 만들기

⑧국어(2) 4차산업 관련 유망직종에 대한 토론

⑨진로(2) 4차산업혁명과 새로운 직종을 자신의 관심 진로분야와 연관지어 해결방안 모 색, 발표

(나) 쓰레기 없는 학교 만들기(2학년)

①죽은 고래뱃속에서 나온 플라스틱, 산더미 같은 플라스틱 사진을 보며 등 상황제시를 통해 쓰레기 없는 학교에 대한 프로젝트 활동 주제를 제시.

②창체(2) 쓰레기 처리 과정에 대한 전문가 특강

③물리학(2) 재활용품을 이용한 발명 구상도 그리기, 내가 오늘 버린 쓰레기는?

④창체(6) (스팀데이: 7.15.) 팀빌딩→과제구체화→핵심이슈도출 및 아이디어 도출→아이 디어 구체화 및 시각화-연구원의 도움으로 활동을 통해 만든 결과 발표 및 성찰

⑤국어(3) ‘나는 풍요로왔고 지구는 달라졌다’등 책 대화하기 환경에 관한 서평쓰기

⑥수학(16) 통계적 확률과 수학적 확률의 개념 설명 및 실생활에 적용→확률분포의 개 념 설명 및 다양한 문제 해결→다양한 이산확률변수 관련 문제 해결→아랍어 단어시 험을 통한 이항분포의 개념과 기댓값, 표준편차, 정규분포→확률을 계산하여 계산 값 과 그래프의 모양이 일치함을 확인→환경에 관한 통계 포스터 제작

⑦지구과학(2) 탄소제로 활용 보드게임

(다) 기계학습을 이용한 나만의 인공지능 만들기(1학년)

-2020년에 개발한 것을 수정 적용하여 이상의 교사가 공개수업 1회를 함.

①인공지능이란?(1시간)

②기계학습이란?(1시간)

③컴퓨터 알고리듬(1시간)

(라) 학교 공간 기획-교장인 내가 학교를 기획하면?(1,2학년)

①문학(3) 건축 관련 책읽고 서평쓰기(교실 한구석에서 시작하는 학교 공간 혁신, 우리 가 학교를 바꿨어요?, 로볼록스 게일 무작정 따라하기 등 16종)

②국어(1) 평면도 그리기

③수학(1) 평면도위의 수학

④물리학(1) 메타버스란?

④진로(3) 로불록스 관련(기본 파트 사용법 이해하기, 기초 루아 코딩 익히기)

⑤한국사(2) 건축과 관련된 한국사 사례 제시

⑥통합과학(2) 에너지효율 및 에너지제로하우스, 실내건축

⑦확률과 통계(2) 데이터 수집 분석 활용

⑧창체(6) (스팀데이 12.20~21)게임 지형 만들기(1)→ 건물 디자인하기(1)→화천고 건물 디자인(2)→화천고 공간게임 시작 UI추가 및 스크립팅(1)→공간게임 플레이, 클래스룸 을 통한 공유(1)

⑨미술(3) 포스터 제작 및 결과물 학교 전시 캠페인

(마) 선택 아닌 필수, 재생!- STEAM 심화과정 연수에서 개발한 것을 적용함.

①쓰레기 없는 학교 만들기(1)

②친환경에너지활용 스마트 도시 설계하기(2)(에너지생산과 친환경 기술 조사하기→에너지 자급도시 사례조사→4차산업혁명과 관련 자료 찾기→스마트 도시 설계하기→발표하기)

③태양광에너지 추적기 제작하기→게터타운을 이용해 발표하기(2)

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 (가) 프로그램 개발 적용 결과

교수학습 지도안 개발

차시(시수) 프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년⁾

완료 여부

개발 수업적용 학생수

21 우리 삶의 변화, 4차 산업혁명

4차 산업혁명 1학년 완료 완료 67

31 쓰레기 없는 학교 만들기

환경-에너지절약 2학년 완료 완료 69

8 나만의 인공지능 만들기

인공지능 1학년 완료 완료 67

23 내가 교장선생님이 되어 학

교 공간 만들기를 한다면!

학교 공간기획 1,

2학년 진행 진행 136

5 선택 아닌 필수, 재생!

재생, 재활용 1학년 완료 완료 67

합계 406

(나) 학생 성취도 평가 방법 ▶2학년 국어 채점 기준

성취기준 [12언매03-02] 다양한 관점과 가치를 고려하여 매체 자료를 수용한다.

채점기준

배점 채점 기준

A (100)

4가지 채점 기준을 모두 만족시킨 경우

① 작품의 내용을 정확하게 파악하고 이해하였는가?

② 작품에 대한 감상을 성실히 표현하였는가?

③ 작품의 주제나 내용을 우리 사회의 양상이나 문제와 적절히 연결 시켰는가?

④ 서평 초고를 형식에 맞게 작성하였는가?

B (95) ①~④의 채점 기준 중 1가지가 미흡한 경우 C (90) ①~④의 채점 기준 중 2가지가 미흡한 경우 D (85) ①~④의 채점 기준 중 3가지가 미흡한 경우 E (80) ①~④의 채점 기준 모두가 미흡한 경우

평가 의도 다양한 관점과 가치를 고려하여 매체 자료에 담긴 정보와 지식을 비판적이고 주체적으로 수용하 고 다양한 매체 언어의 심미적 가치를 판단하여 주체적으로 향유할 수 있도록 하는데 있다.

▶관찰평가지(7~8차시) - 1학년 한국사 관찰 평가지

번호 이름

지식 태도

배움과 성장의 기록 산업혁명의 전개과정

을 말할수 있다.

산업혁명의 명과 암을 이해할 수 있다.

상 중 하 상 중 하

19 이○○ ○ ○

산업혁명의 전개과정을 한국사와 연결시켜 말할 수 있으며, 산업혁 명의 결과를 명과 암으로 구분지 어 동료학생에게 설명함으로써 그 내용을 이해할 수 있다.

12 김○○ ○ ○

산업혁명의 전개과정을 세계사적 관점으로 이해할 수 있으며, 산업 혁명의 결과를 구체적인 사례와 사실들로 구분지어 명암을 이해할 수 있다.

(다) 학생생활기록부 기록 예시

음식물 쓰레기 처리가 환경에 미치는 영향에 대해 관심을 갖고 학교 급식소에서 발생하는 음식물 쓰레기 현황과 이를 줄이기 위한 방안에 대해 재학중인 학생들을 대상으로 설문조

나. 성과 확산 및 실천

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최

회차 일시 장소 참석대상 주요내용

1차

‘21.7.1. 컴퓨터실 교내교사 -자연과학과 인문학의 융합 주제로 전 문 교사의 강의를 받음

2차

‘21.7.15. 과학실 학부모회 - 비누만들기

- 스팀교육에 대한 안내

3차

‘21.10.27 2-3 학부모 -학부모대상 공개수업

-선택이 아닌 필수, 재생! 공개수업

4차

‘21.11.10. 과학실 강원도내 초중고교사

-인공지능에 관한 공개수업 -온라인: 줌, 유튜브로 동시 송출 -오프라인: 13명의 초중고교사 참여 -스팀교사연구회 활동 홍보

5차

‘21.8.10~11.13 온라인 초중등교사 KAIST융합형과학기술교사연수 STEAM 컨텐츠 개발

▶학부모회 체험활동: 화천고-3851(21.4.26)중

비누공예

가) 일시 : 2021. 7. 15(목) 14:00~16:00, 나) 장소 : 미래관 중강당 다) 강사 : 고미정, 라) 주제 : 허브숍 비누 만들기

▶강원도내 초중고 교사 대상 공개수업: 화천고-10857(21.11.4), 미래교육과-21539(21.11.5)

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00

온라인

고미정 교사(연구책임자) 최동혁 교사(참여연구원) 한수미 교사(참여연구원)

- 스팀교사 연구회 방향성 모색 - 지역별 네트워크 컨설팅 운영

2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00

온라인 고미정 교사(연구책임자) - 다른 학교의 좋은 점 벤치마킹 - 사례 공유 통한 권역별 상호 컨설팅

3차 ’21.9.14.(화)

온라인 고미정 교사(연구책임자) - 사례 공유 통한 권역별 상호 컨설팅

시간 세부내용 장 소

등록

~9:30

등록부 작성

발표

9:30~9:50

지능형과학실모델학교 구축 및 스팀수업 프로그램 운영 결과 본관2층 과학실

공개수업

10:00~10:50

(과학탐구실험) 기계학습을 이용한 인공지능 만들기(1-3)

본관2층

11:00~11:50

(과학탐구실험) 기계학습을 이용한 인공지능 만들기(1-2) 과학실

12:00~12:50

(과학탐구실험) 기계학습을 이용한 인공지능 만들기(1-1)

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 (1) 수혜학생 태도 조사

구분 조사 시기 내용

1차(사전)검사

’21. 7. 6. ~ ’21. 7. 10. 4개 학급(92명)

2차(사후)검사

’21. 11. 1. ~ ’21. 11. 18. 4개 학급(79명)

사전검사에서 92명이 설문에 응답하였고, 사후 검사에서 전교생 136명을 하려고 하였으나 사 전 태도 검사가 없는 2개 반은 의미가 없어 2차 설문조사에서 제외함.

학생인터뷰

▸ 에너지에 대해 심화된 내용을 알게 되었고, 흥미로웠다.

▸ 같은 에너지에 관한 이론 공부를 했는데 표현이 다름을 보고 친구들의 생각 차이를 알게 됨.

▸ 팀원들과 협업하면서 에너지를 사용하는 것을 알아가는 과정이 인상 깊었음.

▸ 4차 산업혁명에 대해 자세히 알게 되었고, 진로와 관련하여 직접 기획하면서 창의력을 키울 수 있었음.

▸처음 접해본 인공지능 과정을 자세히 알게 됨. 직접 인공지능 비서를 만들고 데이터를 쌓으 면서 더 자세히 알게 되었고, 진로와 연관된 수업에서 더 깊이 생각해보게 되었다.

▸스팀 수업을 하면서 영어 시간에 지구과학 관련 내용이 나와 지구과학 수업한 것이 인상 깊 었다. 지구과학에 기존에 배우는 과학보다 깊게 빠져들 수 있어 선택과목을 할 때 도움이 되

문 항

전혀 그렇지 않음(%)

그렇지 않음

(%) 보통

(%)

그렇다 (%)

매우 그렇다

(%) (1) 나는 과학 수업이 재밌어졌다.

5.1 13.9 40.5 26.6 7.6

(2) 나는 과학 수학 학습 내용에 대해 많이 이해하게 되었다.

13.9 11.4 34.2 34.2 6.3

(3) 나는 과학·수학 공부에 대한 흥미가 생겼다.

12.7 11.4 38 35.4 2.5

(4) 나는 과학기술에 대한 관심이 생겼다.

13.9 11.4 41.8 25.3 7.6

(5) 나는 과학과 관련된 책이나 글을 읽는 것이 좋아졌다.

15.2 16.5 34.2 22.8 11.4

(6) 나는 문제해결을 위해 스스로 생각을 하게 되었다.

19 30.4 26.6 17.7 6.3

(7) 나는 다양한 학습 활동을 끝까지 해내게 되었다.

11.4 8.9 34.2 38 7.6

(8) 나는 한 가지 문제를 다양하게 생각해 보았다.

11.4 7.6 32.9 39.2 8.9

(9) 나는 배운 내용을 실생활과 연결 지으려고 노력하였다.

8.9 11.4 34.2 40.5 5.1

(10) 나는 문제해결에 여러 과목에서 배운 내용을 동시에 적용하려고 노력하였다.

8.9 11.4 35.4 34.2 10.1

(11) 나는 적극적이고 활발하게 수업에 참여하였다.

11.4 10.1 43 30.4 5.1

(12) 나는 의견에 대한 근거를 가지고 친구들과 토론하였다.

3.8 8.9 30.4 41.8 15.2

(13) 나는 다른 친구들에게 나의 생각을 표현하였다.

8.9 7.6 34.2 36.7 12.7

(14) 나는 다른 친구들의 의견을 잘 들어주고 존중하였다.

10.1 6.3 29.1 41.8 12.7

(15) 나는 다른 친구들과 협력하는 것이 중요함을 알게 되었다.

3.8 2.5 21.5 44.3 27.8

(16) 나는 다른 친구들을 배려하는 마음이 생겼다.

6.3 5.1 30.4 40.5 17.7

(17) 나는 실패하는 것을 두려워하지 않고, 도전하려는 마음이 생겼다.

7.6 11.4 39.2 31.6 10.1

(18) 나는 과학기술 분야와 관련된 직업에 관심이 생겼다.

16.5 13.9 27.8 32.9 8.9

▸가상현실 세계인 메타버스를 STEAM 활동을 하며 접하게 되었는데, 4차 산업혁명 시대의 새 로운 산업을 배우면서 미래의 진로에 대해 폭넓게 생각해 볼 수 있었다. 또한 ‘환경’을 주제 로 한 이번 활동에서 분리수거, 쓰레기 문제 등 친숙한 소재로 접근하여서 문과 계열 수업을 듣는 학생임에도 불구하고 쉽고 재밌게 활동할 수 있었다.

▸스팀 수업 활동을 하면서 엔트리 이외에 인공지능 관련 다른 여러 방법을 이용하여 머신 러 닝을 해보았기에 제4차 산업혁명 시대에 한 걸음 다가갈 수 있는 기회가 된 것 같아 흥미로 웠다. 인공지능은 결국 다 똑같은 원리인 줄 알았으나 인공지능이 학습하는 과정에 머신러닝 과 딥러닝 등 여러가지가 있다는 것을 알게 되었고 이러한 활동을 함으로써 둘의 차이를 깨 닫게 되었다. 인공지능은 어렵다고 생각했는데 생각한 것만큼 어렵지 않았고 하지만 쉽다고 생각하기엔 많은 노력이 들어간다는 것을 알았다.

(2) 교사 인터뷰

▸학생들이 기본 컴퓨터 사용법을 익힐 수 있도록 시간이 아주 많이 필요하고, 인터넷 연결이 불안정하다면 운영되기 어렵다. 특히 동 시간대에 25대 이상 안정적으로 연결될 수 있는 환경 조성이 필요하다는 것. 가르치는 교사가 기본적인 코딩법을 알고 수업을 해야 하고 또한 정보 교사 없이 수업이 운영되기 너무 힘듦.

▸다양한 교과가 참여가능한 포괄적인 STEAM 주제를 선정하면 좋을 거 같습니다.

▸환경을 주제로 한 STEAM 활동을 하면서 단순 글쓰기 활동에서 나아가 과학적 개념과 원리 를 접목하면서 학생들의 글쓰기 작품의 내용이 풍성해지는 경험을 하였다. 더불어 가정과 학교에서 쓰레기를 배출하는 실태를 조사하고 올바른 재활용 분류를 위해 실천하는 모습을 통해 수업이 실생활로 연결되는 뿌듯한 활동이었다. 학생들이 이러한 경험들을 통해 각 교과 를 통합하는 융합적 사고력을 기르고 실생활에서 문제를 해결하데 도움이 되기를 기대한다.

▸지구과학에서 원리를 배워 세계지리를 하는 학생들이 문제 해결을 깊이 있게 접근하는 것을 보며 융합의 필요성을 새삼 느끼게 됨.

▸

주제와 관련하여 단순히 지식을 쌓는 것이 아닌 학생들의 다양한 교과목을 접목하여 사고해 보고 창의력을 발산해 볼 수 있는 기회가 됨. 주입식 교육이 아닌 스스로 알아가고 깨우치 는 과정에서 학교에서 배운 지식을 실생활에 활용하는 방법을 배우는 점이 인상적임.

▸학생들이 생소해하는 주제를 스마트폰 어플리케이션, 샌드 박스 게임 등의 친숙한 소재를 활 용해 흥미를 불러일으키고, 과학 기술들이 현학적인 것이 아닌 다양한 삶에 접목해 있다는 점을 깨닫게 해준 기회였음.

▸코로나19와 업무로 인한 과목별 교사의 협의회가 쉽지 않음. 매달 몇째 주 무슨 요일 식의 날짜를 고정해 두고 주기적으로 만나서 유기적인 협의가 있으면 좋겠음. 또한 그날 회의한 내용을 협의록 작성 등을 통해 체계적으로 구조화하고 그것을 바탕으로 실질적인 활동이나 Steam Day가 전개되면 더 발전 가능성이 큼.

▸교사연구회의를 통해 학년별로 하나의 주제를 잡고 각 교과에서 성취기준과 연결할 수 있는 내용에 대해 자유롭게 의견을 제시하고 융합 수업을 구성해 나가는 점이 인상적이었습니다.

교사연구회를 통해 각 교과의 성격을 이해할 수 있게 되었으며 학생들이 STEAM 강의에서

프로그램 개발에 보다 많은 교과 선생님들께서 협력해주시면 STEAM데이를 주간으로 계획 하여 한주 동안 학생들이 해당 주제에 대해 심도있게 고민하고 개별적으로 더 탐구할 수 있는 시간과 기회를 주었으면 좋았을텐데 그렇지 못한 점이 아쉬웠습니다. 그런데 현실적 으로 모든 교과 선생님들께서 참여하시기 힘들 것 같다는 생각도 들었습니다. 준비해야하 는 사전 과정들이 필요하고 서로 머리를 맞대어 의미있게 수업을 구성해 나가는 과정도 필 요한데, 지금은 선생님들께서 업무가 너무 많고 학기별로 이수해야하는 수업 내용이 많다 보니 시간을 내어 함께 STEAM 수업을 구성하자고 목소리를 높여 말하기가 어려울 것 같 습니다.

그래도 이런 기회를 통해 학생들이 의미있는 탐구활동을 할 수 있게 되어 유의미한 시간이 되었다고 생각합니다

4. 결론 및 제언

가.

교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 1) STEAM 교육 이론을 실질적으로 적용 해 보고 배울 수 있는 기회라는 점이 좋았음.

2) 다양한 교과목 교사가 유사한 주제를 가지고 수업을 구상하고 자료를 공유하며 협의를 거쳐 가는 과정이 인상적임.

3) 학교 학사 일정과 맞추어 학생들이 학교 공간을 직접 설계해보고 자신들의 의견을 실제로 반영하면 서 학교가 변화하는 과정을 볼 수 있게 한 점이 굉장히 매력적임.

4) 학생들이 이론적인 면에 치중하는 것 보다 수업시간에 실제로 머리를 맞대고 실험, 설계를 통해서 학습을 한다는 점에서 유의미했음.

5) 학생들이 흥미를 가질법한 소프트웨어(로블록스 등)를 사용하여 학습 자체에 더 흥미를 느끼고 관심 을 갖게 하여 학생들의 큰 호응을 삼.

6) 교사 업무, 학사 일정, 코로나 19로 인해서 교사들간의 협의 시간이 물리적으로 다소 부족했으며 스 팀 연구회 회의를 더 자주, 심층적으로 할 필요성을 느낌.

7) 학생들이 개별적인 활동이 아닌 함께 하는 모둠활동을 통해서 공동체 의식을 느끼고, 소외되는 학생 이 없었다는 점이 인상적임.

8) 과학, 영어, 수학 등의 다양한 교과목이 융합되었지만, 예체능 분야의 교과가 함께 했다면 진정한 STEAM 교육이 될 가능성이 큼.

9) 연구회에서 진행된 회의를 회의록 작성, 단톡방 운영 등을 통해서 내용을 좀더 공식적, 체계적으로

나. 교사연구회의 전체 회원 사이의 협력적 활동 내용

1) 주기적인 회의를 개최하여 교과목별 심층 내용 탐구와 교과목별 협의를 통해 수업을 구상하고 전개함.

2) 수업연구에 관련된 내용뿐아니라 다양한 정서, 심리적인 서포트와 래포 형성 활동도 활발히 진행함.

3) 다양한 자료 공유와 다양한 교수-학습 사이트 소개 및 다양한 자체 자료 개발을 통해 전문성을 신장 하고 함께의 가치를 느낄 수 있었음.

다. 교사연구회를 통해 참여 교사들의 STEAM 수업 역량 증가 내용 및 설명 제시

1) 국, 내외의 다양한 수업자료를 찾아보고 이를 공유하여 자신만의 교수-학습 자료를 제작할 수 있었음.

2) 다양한 과목의 융합 과정을 통해 한 주제를 다양한 관점에서 바라 볼 수 있는 시각을 함양함.

3) 수업 관련 소프트웨어, 자료 사이트, 관련 논문 읽기를 통해 교사의 전문성을 키우고 이를 수업에 적 용해 보는 기회가 됨.

4) 항상 연구하고 고민해야 하는 교사로서의 전문성과 책임감을 느낄 수 있었음.

라. STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

1) 학기 시작 전 연구회에 대한 구체적, 체계적인 계획과 이를 위한 학교, 교직원, 교육청 차원의 지원 이 필요함.

2) 수학, 과학뿐아니라 다양한 교과의 협의와 연구가 필요함.

3) 학사 일정 운영에 있어서 학기 초에 구체적인 계획이 짜여있어야 하며 이를 실질적으로 실행하는데 다양한 교사들과 수업계의 협력이 필요함.

4) 학생들의 적극적인 참여를 위해 STEAM수업에 대한 더 많은 노출과 경험이 필요함.

5. 참고문헌

백윤수, 박현주, 김영민, 노석구, 이주연, 정진수, 최유현, 한혜숙, 최종현 (2012). 융합인재교 육(STEAM) 실행 방향 정립을 위한 기초연구. 한국과학창의재단 연구보고 2012-12.

안재홍, 권난주(2012). 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발과 적용과정에서의 교사 인식과

주 의 문

1. 본 연구의 주장이나 제언은 연구진의 견해이며, 한국과학창의재단의 공식 입장이 아닙니다.

2. 이 보고서 내용을 대외적으로 공개하거나 발표할 때에는 반드시 한국

과학창의재단과 사전에 상의하여야 합니다.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

주제1 프로그램 명 : 우리 삶의 변화, 4차산업혁명

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2 / 21 [10통과02-03] 물질의 다양한 물리적 성질을 변화시켜 신소재를 개발

한 사례를 찾아 그 장단점을 평가할 수 있다.

2 3~4 / 21 [10 한사 02-06] 개항 이후 근대 문물 수용으로 나타난 사회·문화적 변화를 살펴본다.

고등학교 [통합과학]

9) 발전과 신재생 에너지

3 5~6 / 21

[10통과02-03] 물질의 다양한 물리적 성질을 변화시켜 신소재를 개발 한 사례를 찾아 그 장단점을 평가할 수 있다.

[10

통과

09-03]

태양에서 수소 핵융합 반응을 통해 질량 일부가 에너지로 바뀌고

,

그 중 일부가 지구에서 에너지 순환을 일으키고 다양한 에너지로 전환되는 과정을 추론할 수 있다

.

4 7~12 /21 [10통과02-03] 물질의 다양한 물리적 성질을 변화시켜 신소재를 개발 한 사례를 찾아 그 장단점을 평가할 수 있다.

5 13~14/21 [12 확통 02-01] 통계적 확률과 수학적 확률의 의미를 이해한다.

6 15~17/21

[12영Ⅰ04-03][10영04-03]일상생활이나 친숙한 일반적 주제에 관해 자신의 의견이 나 감정을 쓸 수 있다.

7 18~19/21 [[10 국 01-03]논제에 따라 쟁점별로 논증을 구성하여 토론에 참여한다.

8 20~21/21 [12 진로 14-03]자신의 진로 목표와 관련 있는 직업·대학·학과를 탐색할 수 있다.

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 21차시)

차시 주요내용

1~2 / 21

주제(단원)명 지질과학과 4 차산업의 융합-특강

Co - 행복조건, - 전문가의 길

CD 지사학, 지구 및 지질구조, 판구조, 지진과 화산, 광물암석

CD 빅데이터, 인공지능, 드론, 3D프린터, 5G 등 4차 산업

ET 4차 산업과 지질자원분야 발전

3~4 / 21

주제(단원)명 산업혁명의 흐름과 명과 암

Co 현재 4 차 산업혁명이 전개되는 과정을 영상을 통해 설명한다.

CD 산업혁명의 긍정적인 부분과 부정정인 모습을 다양한 사진들과 영상을 통해 보여 준 뒤, 학생들이 생각하는 산업혁명의 명암을 발표한다.

차시 주요내용

5~6 / 21

주제(단원)명 인공지능에 사용되는 센서와 AR 빛 실험

Co 로봇이 걷고, 물건을 나르고 하는 일은 어떻게 가능할까?

CD AR 빛 실험하기

ET 실험 결과를 분석하여 빛의 성질 설명하기

7~12 /21

주제(단원)명 인공지능 번역기 활용 프로그래밍

Co 알파고와 이세돌의 바둑게임에서 인공지능이란 무엇인가?

CD 나만의 인공지능 비서 제작하기

ET 웹캠 활용 인공지능 번역기 제작

13~14 /21

주제(단원)명 통계자료에 속고 있다-빅데이터

Co 지구의 온난화를 논할 때 항상 시간에 따른 온도 변화의 그래프를 사용하는데 정확하게 예측을 하고 있는가?

CD 빅데이터를 이용하여 우리지역과 유사한 도시 찾기

ET 발표하기

15~17 /21

주제(단원)명 우리생활속 AI 영어 포스터 만들기

Co 다양한 분야에 걸쳐 4 차산업혁명의 영문 동영상을 함께 시청함

CD 작성한 의미망 지도를 바탕으로 관련 자료를 조사하고 심층적으로 탐색함.

(관련 주제의 개념, 사용 분야, 미래 전망, 자신이 활용하고 싶은 방안)

ET 자신이 만든 포스터를 학생들에게 제시하고 이를 간략하게 영어로 발표한다.

18~19 /21

주제(단원)명 AI 의 발달은 인류의 미래에 삶의 발전에 긍정적으로 기여할 것이다’

Co 토론 워크북을 보면서 ‘AI 가 우리의 삶에 미치는 영향’과 관련된 기사, 사례, 용어 살피 며 배경지식 활성화하기

CD 토론 계획 구체화하기 세우기

ET 찬반 팀의 토론 내용을 요약 정리하며 새로운 지식을 확장하고, 각 팀의 논리성과 타당성을 고려하여 비판적인 시각에서 자신의 의견을 정리함.

20~21 /21

주제(단원)명 직업 세계의 변화에 따른 나의 진로 준비하기

Co 다양한 직업세계에서 급속히 확산되고 있는 4 차산업혁명 기술에 대한 영상을 시청함

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/ 1 년 중심과목

성취기준 영역

자연의 구성 물질 역학시스템

발전과 신재생에너지

중심과목 성취기준

[10통과03-02] [10통과02-03][10통과09-03]

물질의 다양한 물리적 성질을 변화시 켜 신소재를 개발한 사례를 찾아 그 장단점을 평가할 수 있다.

주제(단원)명 자연의 구성물질-신소재 차시 21 차시

학습목표

‣4차 산업이 지질자원분야에 어떤 영향을 주었는지 설명할 수 있다.

‣증강현실(AR) 기술로 구현된 실감형 콘텐츠로 과학을 생생하게 느끼고 설명할 수 있다.

‣기초 인공지능 블록을 활용하여 인공지능의 원리 및 프로그래밍을 이해하고 설명할 수 있다.

‣학생들이 AI와 4차산업혁명과 관련된 단어를 학습하고 포스터에 활용할 수 있다.

‣‘AI가 인간의 삶의 발전에 미치는 영향’에 대하여 찬반의 입장에서 쟁점별로 논증을 구성하 여 토론하고, 깊이 있는 사고를 할 수 있다.

연계과목 영어, 한국사, 연계과목

성취기준 영역

[12영Ⅰ04-03]

STEAM 요소

S 빛의 성질, 지질학 T 빅데이터

E 드론

A 토론, 영어 포스터 M 빅데이터 분석

개발 의도 4 차 산업혁명에 의해 변하는 여러 가지를 확인하고 변화되는 직업을 찾아보고 적응을 할 수 있게 한다.

‣지사학, 지구 및 지질구조, 판구조, 지진과 화산, 광물암석

‣찬반 팀을 나눠 자신의 주장을 뒷받침 할 수 있는 세 가지 쟁점에 따른 이유와 근거를 제시하여 토론함.

‣관련 자료를 바탕으로 그림, 사진 등의 시각적 자료를 그리거나 활용하여 영문 포스터를 작성한다.

‣자신이 만든 포스터를 학생들에게 제시하고 이를 간략하게 영어로 발표한다.

‣관심 진로·직업 분야에서 발생하는 쓰레기 문제를 최소화하거나 해결하기 위해서는 어떻게 해야 할 지 방법을 모색하고 구체화 함.

‣찬반 팀의 토론 내용을 요약 정리하며 새로운 지식을 확장하고, 각 팀의 논리성과 타당성을 고려하여 비판적인 시각에서 자신의 의견을 정리함.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

▪레이저 마커와,거울 또는 렌즈, 프리즘 마 커를 이용하여 빛의 진 행을 확인해보세요!

▪알파고와 이세돌의 바둑게임에서 인공지 능이란 무엇인가?

창 의 적 설 계

창의적 설계

▪자신이 탐색한 내용 을 발표하고 친구들의 발표를 경청함으로써 다양한 직업분야에 걸 쳐 쓰레기가 영향을 주 고 있으며, 다각도로 해결방안이 모색되어야 함을 이해

▪빛의 굴절의 법칙을 유도하고 설명

감 성 적 체 험

▪역사적으로 산업혁명이 전개되 는 과정을 강의식 수업으로 설명 한다.

▪인공지능 블록 이해하기-인공지 능 활용 블록 프로그래밍의 활용

▪토론 계획 구체화하기 세우기

주제

지질과학과 4차 산업 융합

-특강 차시 1~2/21

수업방식 특강

학습 목표 Ÿ 4차 산업이 지질자원분야에 어떤 영향을 주었는지 설명할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(5 분) ^Co - 행복조건, - 전문가의 길 동영상

전개 (90 분)

CD 지질학과 4 차 산업 개요(20 분)

- CCS, UCG, 비전통 에너지자원, GIS/RS 등 새로운 분야 - 산업혁명 변천

CD 지사학, 지구 및 지질구조, 판구조, 지진과 화산, 광물암석(25분) -지사학 5대 법칙, -지질시대와 살아있는 화석, -보엔의 반응원리

CD 빅데이터, 인공지능, 드론, 3D프린터, 5G 등 4차 산업(20분) - 정형데이터 및 비정형데이터, - R과 파이썬

- 3D프린터 소재; 압출, 와이어, 분말, 적층, 광경화

ET 4차 산업과 지질자원분야 발전(25분)

- 빅데이터; 암석광물감정, 유망 광물 부존지 탐색, 지형분석, 자연재해예측, 지진예측, - 드론; 화산분출물 채취 및 촬영, - 3D프린터; 화석제작, - 진출 분야

PPT

정리

(5 분) ^ET 맺는 말

주제 산업혁명의 흐름과 명과 암 차시 3~4/21

수업방식 강의식

학습 목표 Ÿ 산업혁명의 전개과정을 이해할 수 있다.

Ÿ 산업혁명의 명과 암을 말할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co 근대 경제의 발전과정을 교사의 수업을 통해 진행한다.

Co 근대 경제의 모습들을 PPT 에 제시한 사진을 통해 접근하고, 이를 18 세기 전 개되었던 영국의 산업혁명의 모습과의 유사성을 안내해준다.

ET 학생들은 교사의 수업을 통해 산업혁명의 역사적 흐름들을 이해한다.

PPT

Tip!

전개 ( 60 분)

Co 산업혁명의 역사적 변천을 신석기 혁명부터 18 세기 전개된 영국의 산업혁명, 1900 년대 후반에 전개된 3 차 산업혁명, 그리고 21 세기 현재 진행중인 4 차 산업 혁명의 변화들을 PPT 사진을 바탕으로 설명한다.

CD 4 차 산업혁명시 등장하게 되는 신재생 에너지 부분을 통합과학에서 설명한 부분과 연결시켜, 4 차 산업혁명의 전개과정을 설명한다.

ET 학생들은 질문을 통해 4 차 산업혁명 및 기존에 진행된 산업혁명의 과정들을 이해한다.

PPT

주제 인공지능에 사용되는 센서와 AR 빛 실험 차시 5~6/21 수업방식 실험 실습

학습 목표 증강현실(AR) 기술로 구현된 실감형 콘텐츠로 과학을 생생하게 느끼고 설명할 수 있 다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(10 분)

Co 레이저 마커와,거울 또는 렌즈, 프리즘 마커를 이용하여 빛의 진행을 확인해 보세요!

사이언스 레벨업

전개 (80 분)

ET AR 증강현실 구면거울과 빛의 반사 다양한 렌즈와 빛의 굴절 다양한 물질에서 빛의 굴절 빛의 분산, 빛의 혼합 센서

CD 4차 산업혁명에 대해 조사하여 팀별로 발표하기 정리

(10 분) ^ET 빛의 굴절의 법칙을 유도하고 설명

주제 인공지능 번역기 활용 프로그래밍-스팀데이

차시 7~12/21 수업방식 토의, 만들기,

발표

학습 목표 기초 인공지능 블록을 활용하여 인공지능의 원리 및 프로그래밍을 이해하고 설명할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (30 분)

Co 알파고와 이세돌의 바둑게임에서 인공지능이란 무엇인가?

E 인공지능이란

E 생활 속 인공지능 활용 및 체험

동영상

전개 (220 분)

E 인공지능 프로그램의 이해, 모션인식 이해하기

CD 얼굴인식 활용 마스크 안내도우미 제작

CD 움직임에 따른 모션 프로젝트 제작

E 아두이노 알아보기

CD 반응형모션봇 설계

학습지

정리 ET 반응형 모션봇 완성 및 시연

주제 통계포스터-빅데이터 차시 13~14/21 수업방식 발표, 토론

학습 목표 Ÿ 빅데이터를 활용하여 다양한 분석을 할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(10 분)

Co 지구의 온난화를 논할 때 항상 시간에 따른 온도 변화의 그래프를

사용하는데 정확하게 예측을 하고 있는가? 동영상

전개 (120 분)

CD 빅데이터를 이용하여 우리학교 학습환경 조사

ET 화천고 내 학습환경에 따른 학생들의 학습능력 화천고 주변 생태계 환경조사

화천고 보건실 환경

화천고 내 쓰레기(음식물 쓰레기, 운동장 쓰레기 등) 화천고 내 쓰레기(음식물 쓰레기, 운동장 쓰레기, 분리수거) 화천고 의료환경

학습지 2 절지 색연필

정리

(20 분) ^ET 발표하기

주제 우리생활속 AI 영어 포스터 만들기 차시 15~17/21

수업방식 발표, 토론

학습 목표 1. 학생들이 AI와 4차산업혁명과 관련된 단어를 학습하고 포스터에 활용할 수 있다.

2. 주제와 관련된 영문 포스터를 제작하고 이를 간략하게 영어로 발표할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(20 분)

Co 다양한 분야에 걸쳐 4 차산업혁명의 영문 동영상을 함께 시청함

ET 동영상을 시청하며 키워드 단어를 선정한 후, 그것을 중심으로 의미망 지도 (Semantic Maps)를 작성한다.

동영상 / PPT Slides

전개 (110 분)

CD 작성한 의미망 지도를 바탕으로 관련 자료를 조사하고 심층적으로 탐색함.

(관련 주제의 개념, 사용 분야, 미래 전망, 자신이 활용하고 싶은 방안)

CD 관련 자료를 바탕으로 그림, 사진 등의 시각적 자료를 그리거나 활용하여 영문 포스터를 작성한다.

ET 학생들이 작성한 포스터를 함께 감상하고 상호 피드백을 교환한다.

학습지/

PPT Slides / 포스터

정리

주제 ‘AI 의 발달은 인류의 미래에 삶의 발전에 긍정적으로 기여할 것이다’

차시 18~19/21 수업방식 토론 수업

학습 목표 ·‘AI가 인간의 삶의 발전에 미치는 영향’에 대하여 찬반의 입장에서 쟁점별로 논증을 구 성하여 토론하고, 깊이 있는 사고를 할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co 토론 워크북을 보면서 ‘AI 가 우리의 삶에 미치는 영향’과 관련된 기사, 사례, 용어 살피며 배경지식 활성화하기

토론수업 워크북

전개 (70 분)

CD 토론 계획 구체화하기 세우기

ET 찬반 팀을 나눠 자신의 주장을 뒷받침 할 수 있는 세 가지 쟁점에 따른 이유 와 근거를 제시하여 토론함.

ET 청중들은 토론을 보면서 비판적인 시각으로 평가함.

학 습 지 - 플로우 차 트

정리 (10 분)

ET 찬반 팀의 토론 내용을 요약 정리하며 새로운 지식을 확장하고, 각 팀의 논리 성과 타당성을 고려하여 비판적인 시각에서 자신의 의견을 정리함.

주제 직업 세계의 변화에 따른 나의 진로 준비하기 차시 20~21/21 수업방식 발표 토의

학습 목표

1. 희망 진로·직업 분야에서 4 차산업혁명이 가져올 변화에 대해 예측해본다 2. 희망 진로·직업 분야에서 4 차산업혁명이 가져올 변화에 대응할 수 있는 역량을

함양한다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(20 분)

Co 다양한 분야에 걸쳐 직업세계의 변화 및 4 차산업혁명 관련 동영상을 시청함

ET 시청한 내용을 바탕으로 각자의 관심 진로분야에서의 4 차산업혁명의 영향에 대해 토의함

동영상

전개 (70 분)

CD 관심 진로분야 별로 개인 또는 모둠을 이루어 해당분야에서 4 차산업혁명이 미치는 문제를 심층 탐색함

CD 관심 진로·직업 분야에서 빠른 속도로 확산되고 변화되는 4 차산업혁명 시대 를 대비하기 위해서는 어떻게 해야할지 방법을 모색하고 구체화 함.

ET 자신이 탐색하고 구상한 내용을 발표하고 친구들의 발표 내용을 경청함

탐구활동지

정리 ^ET 자신이 발표한 내용에 친구들의 발표 내용을 참고하여 추가 아이디어를 구상

탐구활동지

주제2 프로그램 명 : 쓰레기 없는 학교 만들기

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2 / 31

[10통과08-04] 에너지가 사용되는 과정에서 열이 발생하며, 특히 화석 연료의 사용 과정에 서 버려지는 열에너지로 인해 열에너지 이용의 효율이 낮아진다는 것을 알고, 이 효율을 높이는 것이 사회적으로 어떤 의미가 있는지를 설명할 수 있다.

2 3~4 / 31 [12물리Ⅰ01-08] : 열이 모두 일로 전환되지 않는다는 것을 사례를 들어 설명할 수 있다.

3 5~10 / 31 [10통과08-01] 인간을 포함한 생태계의 구성 요소와 더불어 생물과 환경의 상호 관계를 이해하고, 인류의 생존을 위해 생태계를 보전할 필요성이 있음을 추론할 수 있다.

4 11~13 /31[12 언매 03-01]매체의 특성에 따라 정보가 구성되고 유통되는 방식을 알고 이 를 의사소통에 활용한다.

5 14~29/31 [12 확통 02-01] 통계적 확률과 수학적 확률의 의미를 이해한다.

[12 확통 03-01]~[12 확통 03-07] 모평균을 추정하고, 그 결과를 해석할 수 있다.

6 30~31/31

[[12지과Ⅰ04-04] 기후 변화의 원인을 자연적 요인과 인위적 요인으로 구분하여 설명하고, 인간 활동에 의한 기후 변화의 환경적, 사회적 및 경제적 영향과 기후 변화 문제를 과학적으 로 해결하는 방법에 대해 토의할 수 있다.

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 31차시)

차시 주요내용

1~2 /31

주제(단원)명 쓰레기 속의 과학-특강 버려지는 플라스틱을 어떻게 사용할까?

Co 플라스틱 아일랜드는 어떻게 생겼을까?

CD 오늘 우리가 사용한 플라스틱의 양은?

ET 플라스틱을 해결하는 방안을 발표

3~4 /31

주제(단원)명 오늘 내가 버린 쓰레기는?

Co 두산중공업-폐플라스틱의 수소화 공정 동영상 보기

CD 신재생에너지란?: 태양광 에너지 중심으로

ET 고안된 아이디어 발표하기

5~10 /31

주제(단원)명 쓰레기 없는 학교 만들기

Co 팀빌딩-팀 효과성을 위한 게임

CD 과제 해결을 위한 핵심 문제(질문) 도출

ET 아이디어 구체화 및 시각화-아이디어 시각화, 성찰 주제(단원)명 환경관련 도서 책대화 및 서평쓰기

차시 주요내용

14~29 /31

주제(단원)명 통계를 이용한 실생활응용 포스터 만들기

Co 통계적 확률과 수학적 확률의 차이를 느낄 수 있는 간단한 예시 제시

Co 확률변수와 확률분포 개념을 설명할 수 있는 간단한 실생활 관련 예시 제시

Co 이산확률변수와 연속확률변수 각각에 관련된 예시를 소개하고 해당 예시의 평균과 평균으로부터 자료들이 얼마나 모여있는지에 대해 질문함.

Co 아랍어를 배우지 않은 학생들을 대상으로 아랍어 단어시험을 보게 하고 50 문항 중 35 문항 이상 맞춘 학생이나 15 문항 이하로 맞춘 학생에게 상품을 준다고 하여 활동에 흥미를 갖도록 하고 해당 학생들이 나오지 않거나 극히 소수만 나오는 이유에 대해 궁금증을 유발함.

Co 이항분포 실험기에 대해 소개하며 해당 실험기를 직접 제작하는 시간을 가진다.

Co 통계 포스터 제작 수행평가에 대해 안내하며 모집단과 표본집단의 차이점을 소개하고 전수조사와 표본조사의 장단점에 대해 생각해 볼 수 있는 영상 시청.

CD ET 다양한 실생활 관련 문제들을 제시하여 해결하면서 통계적 확률과 수학적 확률의 차이점을 스스로 인식하고 적용할 수 있도록 함.

CD 연속확률변수에서의 기댓값과 표준편차도 동일한 개념을 이용하여 계산이 가능하며 이는 현재 학습하고 있는 수학Ⅱ에서 적분 단원을 학습하고 나면 해결할 수 있음을 안내

CD 정규분포 그래프 모양에 대해 충분히 이해하는 시간을 가지고 이후 평균과 표준편차의 의미에 대해 상기하면서 직접 계산을 해보고 정규분포표를 이용하는 방법에 대해 학습함

CD 통계 포스터 제작과정에서 전수조사와 표본조사를 각 조별로 선택하게 하고, 통계 포스터 제작과 함께 모집단과 표본집단의 뜻, 표본평균과 모평균 사이의 관계, 모평균 추정을 통한 결과 해석 등에 대한 개념 설명 및 문제풀이를 병행하여 통해 통계 포스터에 활용할 수 있도록 함.

CD ET 다양한 실생활 관련 문제들을 제시하여 해결하면서 확률변수와 확률분포의 개념을 스스로 인식하고 적용할 수 있도록 함.

ET 이산확률변수의 기댓값과 표준편차의 계산만을 학습시키는 것이 아니라 해당 개념에 대한 충분한 이해가 이루어질 수 있도록 기댓값과 표준편차의 의미를 계속하여

상기시켜줌.

ET 구슬 중 하나를 검정색으로 칠하고 여러면 이항분포 실험기를 실행하였을 때 검정구슬이 어디로 가는지 예측해보게 하면서 배달 음식 정하기, 벌칙 정하기 등에 활용할 수 있도록 함.

ET 자료를 직접 수집하게 하고 충분한 조사 시간을 제공하여 통계 포스터 제작 과정에서 충분한 학습이 일어날 수 있도록 함. 사서 선생님과 협력하여 학생들이 자료를 수집할 수 있는 다양한 방법이나 자료 이용시 출처 명시의 중요성에 대해 학습할 수 있도록 함.

30~31 /31

주제(단원)명 쓰레기 줄이는 장보기

Co 온실효과와 지구온난화의 차이점에 대해 발표하게 한다.

CD 기상자료개방포털 https://data.kma.go.kr/cmmn/main.do 접속하여 기후통계분석등의 자 료를 이용하여 ‘대기 중 온실 기체 농도의 변화’ ‘지구기온 변화자료 분석’을 통하여 지구 온 난화 경향 알아보고 정리하여 발표함.

ET ∙ 보드게임 내용을 중심으로 교사가 정리하고, 이산화탄소 양의 증가가 지구 환경에 미 치는 영향이 커지고 있음을 알게 한다.

∙ 다음 시간에 기후변화대응처 극지연구소 누리집 www.kopri.re.kr 에서 미리 견학, 체험 프 로그램이나 직업 체험 프로그램을 신청하게 한다. (북극 다산 과학기지, 남극 세종 과학기지, 남극 장보고 과학기지)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 물리학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] (1) 역학과 에너지 중심과목 성취기준

[12물리Ⅰ01-08] : 열이 모두 일로 전환되지 않는다는 것을 사례를 들어 설명할 수 있다.

주제(단원)명 재생에너지 차시 31 차시

학습목표

►플라스틱문제를 해결할 수 있는 방안에는 어떤 것이 있는지 설명할 수 있다.

►열역학 제 2 법칙을 나타내는 다양한 표현을 이해하고, 열효율은 정량적인 계산을 통해 값 을 구할 수 있다.

►인류 문명의 지속가능한 발전을 위한 신재생에너지 기술 개발의 필요성과 에너지 문제 를 해결하기 위한 현대 과학의 노력과 산물을 예시할 수 있다.

►다양한 관점과 가치를 고려하여 매체 자료를 수용할 수 있다.

►프로젝트를 통해 문제의 현상을 알고, 협업과 소통을 통해 아이디어를 시각화 함으로써 우리가 무엇을 실천해야 할지를 알 수 있다.

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역

[10국03-01]

STEAM 요소

S 신재생에너지란?-태양에너지 중심으로, 에너지효율 T 쓰레기 줄이는 방안 고안하기

E 센서

A 오늘 내가 버린 쓰레기는?, 독서일지 쓰고, 서평쓰기, 진로직업, 과제해결의 시각화 M 빅데이터 분석

개발 의도 버려지는 쓰레기(에너지)를 재생하여 사용할 수 있는 방안을 고안하고, 우리 학교에서 쓰 레기를 줄이는 방법을 토의하여 쓰레기 없는 학교를 만들기 위함이다.

►플라스틱 문제를 해결할 수 있는 방안에는 어떤 것이 있을까?

►쓰레기를 줄일 수 있는 방법 고안하기

►주어진 재료를 이용하여 위도에 따른 태양 복사 에너지 측정기를 제작한다.

►팀별로 실험 동영상을 촬영하여 작동시키며 소감 등을 작성한다.

►과제해결의 아이디어 구체화 및 시각화-아이디어 시각화, 성찰

►독서일지 작성하기, 쓰레기 등의 위험을 막기 위해 읽은 내용을 바탕으로 서평을 작성하여 발표하기

►각 모둠별로 오늘 버린 쓰레기에 대해 조사하여 에너지로 환산하기

►관심 진로·직업 분야에서 발생하는 쓰레기 문제를 최소화 하거나 해결하기 위해서는 어떻게 해야할 지 방법을 모색하고 구체화 함.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

▪죽은 고래 뱃속에서 나 온 플라스틱, 플라스틱 섬과 같이 우리학교에서 어떻게 하면 쓰레기 없 는 학교로 만들 수 있을 까?

▪폐플라스틱에서 수소를 얻을 수 있으니까 플라 스틱류를 부담없이 사용

창 의 적 설 계

창의적 설계

자료를 직접 수집하게 하고 충분한 조사 시간 을 제공하여 통계 포스 터 제작 과정에서 충분 한 학습이 일어날 수 있도록 함. 사서 선생 님과 협력하여 학생들 이 자료를 수집할 수 있는 다양한 방법이나

감 성 적 체 험

▪쓰레기를 줄일 수 있는 방법을 고안하기

▪친환경에너지 스마트 도시를 설계하기

▪독서일지 작성하기

▪관심 진로·직업 분야에서 발생 하는 쓰레기 문제를 최소화 하거 나 해결하기 위해서는 어떻게 해 야할지 방법을 모색하고 구체화

주제 쓰레기 속의 과학 차시 1~2/31

수업방식 특강

학습 목표

Ÿ 플라스틱문제를 해결할 수 있는 방안에는 어떤 것이 있는지 설명할 수 있다.

Ÿ 플라스틱이 분해 되는 데에는 얼마나 오랜 시간이 걸리는지 설명할 수 있다.

Ÿ 모은 플라스틱을 처리하는 방법을 설명할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(10 분)

Co 환경문제를 인식할 수 있는 Youtube 동영상을 함께 시청함

ET 시청한 내용을 바탕으로 우리가 처한 상황에 대해 이야기해 볼 수 있게 함 동영상

전개 (35 분)

CD 플라스틱섬은 어떻게 생겨난 걸까?

CD 플라스틱을 수거하는 방법이 있을까?

ET 모은 플라스틱은 어떻게 처리할까?

CD 플라스틱을 땅에 묻어버리면 안될까?

ET 플라스틱문제를 해결할 수 있는 방안에는 어떤 것이 있을까?

정리

(5 분) ^ET 음식물 쓰레기를 해결할 수 있는 방안 토의하기

주제 오늘 내가 버린 쓰레기는? 차시 3 / 31

수업방식 토론, 발표

학습 목표 Ÿ 열역학 제2법칙을 나타내는 다양한 표현을 이해하고, 열효율은 정량적인 계산을 통 해 값을 구할 수 있다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

( 10 분)

Co 두산중공업-폐플라스틱의 수소화 공정 동영상 보기 https://www.youtube.com/watch?v=ENCAL9UXdS0

동영상

Tip!

전개 ( 30 분)

CD 신재생에너지란?: 태양광 에너지 중심으로 -센서

-에너지 효율, 친환경기술

 오늘 내가 버린 쓰레기는? -활동지를 이용하여 http://www.kcen.kr/tanso/intro.green-탄소발자국계산 https://missingyounojjang.tistory.com/111 -스마트 그린푸드

CD 쓰레기를 줄일 수 있는 방법 고안하기 정리

( 10 분) ^ET 고안된 아이디어 발표하기